한국방사선산업학회

서

론

삼면이 바다로 둘러싸인 우리나라는 예로부터 다양한 수산물들이 다량으로 소비되어 왔다. 이중에서 해조류는 미네랄, 비타민, 식이섬유 등이 균형 있게 분포되어 대사 작용 개선 효과가 있으며 (Suzuki et al. 1993), 최근에는 해조류의 생리 활성물질에 관한 연구가 성행하여 항균 (김 등 1994), 항암 (김 등 2005), 항산화 (이 등 1996; 고 등 2002) 물질에 관한 연구가 이루어져 기능성식품 및 ─ ─ 179 ──

감마선 조사에 의한 수산 자숙액의 아미노산 함량 변화

김연주∙최종일∙김현주∙김재훈∙김진규∙권중호1 안동현2_∙전병수2_{∙변명우∙이주운*} 한국원자력연구원 방사선과학연구소, 1_{경북대학교 식품공학과} 2_{부경대학교 식품생명공학부}

Effect of Gamma Irradiation on the Amino Acid Contents

of Seafood Cooking Drips

Yeon-Joo Kim, Jong-il Choi, Hyun-Joo Kim, Jae-Hun Kim, Jin Kyu Kim, Joong-Ho Kwon1_,

Dong-Hyun Ahn2_{, Byung-Soo Chun}2_{, Myung-Woo Byun and Ju-Woon Lee*}

Advanced Radiation Technology Institute, Korea Atomic Energy Research Institute, Jeongeup 580-185, Korea

1_{Department of Food Science & Technology, Kyungpook National University,} Daegu 702-701, Korea

2_{Faculty of Food Science and Biotechnology, Pukyung Nationol University,} Busan 608-737, Korea

Abstract - In this study, the effects of gamma irradiation on the change of structural and free amino acids contents of cooking drips from Hizikia fusiformis (HF) and Enteroctopus dofleini (ED) were investigated. The main structural amino acids were glutamic acid in HF cooking drip, and glutamic acid, glycine, arginine and aspartic acid in ED cooking drip, respectively. The concen-trations of structural amino acids in both cooking drip extracts were decreased by the gamma irradiation at the dose of 10 kGy. Especially, the sulfur-containing amino acids were severely degraded by the irradiation. In free amino acid, ED cooking drip extract was contained the larger amount of free amino acid than that of HF cooking drip affecting its rich flavor. The free amino acid concentrations of cooking drips extracts from HF and ED were both increased by irradia-tion, and it explained the higher protein content by the irradiation.

Key words : Gamma irradiation, Amino acid content, Cooking drips, Hizikia fusiformis,

Enter-octopus dofleni

* Corresponding authors: Ju-Woon Lee, Tel. +82-63-570-3204, Fax. +82-63-570-3207, E-mail. [email protected]

약품개발 소재로서 주목받고 있다. 특히 톳 (Hizikia fusi-formis)은 독특한 맛과 함께 칼슘, 비타민 A 및 식이섬유 소 함량이 풍부하여 당뇨병, 고혈압 예방, 대장암 및 변 비 등에 효과가 좋으며 요오드 성분 함량이 많아 갑상 선 암 및 각기병 예방에 효과가 있다고 알려져 있다 (Arasaki et al. 1983). 또한 문어 (Enteroctopus dofleini)는 타우린이 풍부하여 ACE (Angiotensin I Converting Enzy-me) 활성 저해와 NO 생성 억제 활성 및 지질 대사 개선 효과가 있어 (최 2002) 동맥경화, 고혈압 및 신경안정 효 과가 있으며, 시력감퇴, 빈혈, 당뇨병 등에 효과가 좋은 식품으로 알려져 있다. 최근 들어, 해조류, 참치, 굴 및 문 어의 경우 주로 이용의 간편성을 위해 자숙처리가 동반 되는 통조림 및 건제품 등의 형태로 제조되어 소비되고 있다(Kim et al. 2002). 이러한 해조류 및 수산물의 가공품 제조 시 발생하는 가공부산물인 자숙액은 다양한 영양 성분이 함유되어 있음에도 불구하고 식염함량이 높아 대부분 폐기되고 있을 뿐 아니라 (김 등 2001) 이의 처리 문제가 큰 부담 이 되고 있다. 그러나 자숙액 중에는 처리 원료에 따라 다양한 성분들이 함유되어 있으며, 이들 중에는 고부가 가치의 생물활성 물질이 함유되어 있기도 하다. 아울러 이러한 가공 폐액이 아무런 처리 없이 폐기될 경우 해 양환경에 중요한 영향을 미칠 수 있어 이러한 물질의 회수 및 이용은 폐기자원의 이용이라는 측면뿐만 아니 라 환경보호의 측면에서도 매우 필요하다 (Ebitani et al. 1992). 한편, 감마선 조사기술은 식품의 저장 중 영양 및 관능 적인 품질의 저하 없이 병원성 및 부패성 미생물을 없애는 가장 효율적인 방법으로 알려져 있고 (Byun 1994), 식품 원래의 품질을 유지하면서 여러 가지 긍정적인 효과가 보고되어 있어 (Thayer 1990), 가공 공정 및 기능성 증진 까지 이용범위가 확대되고 있다 (이 등 2001). 최근 감마 선 조사에 의해 문어 및 참지 자숙액의 항산화 및 미백 등의 생리활성이 개선되었다는 연구결과가 밝혀진 바 있으나 (김 등 2007; 이 등 2008), 감마선 조사가 자숙액 내 유용성분에 미치는 영향에 대한 연구는 미진한 실정 이다. 따라서 본 연구에서는 자숙액을 기능성 소재로 활용 하기 위한 기초 자료를 마련하기 위하여 톳 및 문어 자 숙액을 에탄올로 추출하여 감마선 조사한 후 감마선 조 사가 자숙액 내의 아미노산에 미치는 영향에 대해 알아 보았다.

재료 및 방법

1. 시료 준비 본 실험에 사용한 톳 및 문어 자숙액은 각각 태림상 사 (제주, 한국) 및 우영수산 (부산, 한국)에서 구입하였다. 시료 내의 불순물을 제거하기 위하여 에탄올을 70%로 제조하여 시료와 70% 에탄올을 1 : 3 비율로 혼합한 후 간헐적으로 흔들어 추출한 다음 에탄올 추출액 상태에 서 감마선 조사하였다. 실험에 사용된 용매들은 모두 시 약용으로 구매하여 사용하였다. 2. 감마선 조사 감마선 조사는 한국원자력연구원 방사선과학연구소 (Jeongeup, Korea) 내 선원 11.1 PBq, Co-60 감마선 조사 시설 (point source AECL, IR-79, MDS Nordion Internatio-nal Co. Ltd., Ottawa, ON, Canada)을 이용하여 실온 (14± 1�C)에서 시간당 10 kGy의 선량율로 각각 0, 10 kGy의 총 흡수선량을 얻도록 하였다. 흡수선량 확인은 alanine dosimeter (5 mm, Bruker Instruments, Rheinstetten, Ger-many)를 사용하였다. Dosimetry 시스템은 국제원자력기 구 (IAEA)의 규격에 준용하여 표준화한 후 사용하였으 며, 총 흡수선량의 오차는 2% 이내였다. 비조사구인 0 kGy는 동일한 온도효과를 얻기 위하여 감마선 조사시설 외부에 둔 후 조사 직후 처리구와 함 께 4�C 냉장고에 저장하였다. 각 추출물은 감압농축

(Rotary Vacuum Evaporator N-11, Rokakikai Co. Ltd., Tokyo, Japan)한 후에 동결건조 (Vacuum Freeze Dryer, Model SFDSF12, Samwon Freezing Co., Seoul, Republic of Korea)하여 분말로 제조한 후 아미노산 분석용 시료 로 사용하였다. 3. 구성 아미노산 시료 0.5 g을 시험관에 칭량하여 6 N HCl 3 ml를 가한 다음 진공펌프를 이용하여 시험관을 밀봉한 후 121�C의 heating block에 24시간 동안 가수분해 하였다. 가수분해 가 끝난 시료는 50�C, 40 psi의 감압농축기(Heidolph, Sch-wabach, Germany)로 산을 제거한 후 sodium loading buf-fer로 10 ml 정용하고, 이중 1 ml를 취하여 membrane fil-ter (0.2μl)로 여과하여 아미노산분석기(S433-H, SYKAM, Germany)로 100μl의 시료를 매 시간마다 하나씩 처리 하여 정량 분석하였다. 완충액과 시약은 각각 sodium

buffer와 ninhydrin을 사용하였다. 4. 유리 아미노산 건조시료 1.2 g을 취하여 20 ml 에탄올을 첨가하였다. 3,000 rpm에서 30분간 원심분리하고 상층액과 침전물에 75% ethanol을 10 ml 첨가하여 원심분리한 후 분리한 상 층액을 감압농축기 (Heidolph)로 에탄올을 휘발시켰다. 그 다음 8 ml 증류수를 넣고 0.2 g의 sulfosalicylic acid를 가하여 녹인 후 1시간 동안 4�C에 방치하였다. 3,000 rpm에서 30분간 원심분리한 후 상층액을 취하여 10 mL 로 정용하고 이중 1 ml를 취하여 membrane filter 0.2μl 로 여과하여 아미노산분석기 (S433-H)로 100μl의 시료 를 두 시간마다 하나씩 처리하여 정량 분석하였다. 완충 액과 시약은 각각 lithium buffer (4종) 및 ninhydrin을 사 용하였다.

5. 통계 분석

모든 실험은 3회 반복 실시하였으며, 얻어진 결과들은 SPSS software (Nie et al. 1970)에서 프로그램에 의한

ANOVA test를 이용하여 분산분석을 한 후 Duncan의

다중위검정을 실시하였다.

결과 및 고찰

1. 구성 아미노산 조성 수산 자숙액에 감마선 조사함으로써 자숙액 내 아미 노산의 함량 변화에 대해 알아보기 위하여 톳 및 문어 자숙액의 구성 아미노산 함량을 분석하여 Table 1에 나 타내었다. 톳 자숙액의 경우 구성 아미노산은 aspartic acid, glutamic acid, glycine 및 alanine 등이 1 mg g-1_이상 이 검출되었고, 특히 glutamic acid는 41.53%의 높은 함 량을 나타내었다. 문어 자숙액의 경우 aspartic acid, thre-onine, serine, glutamic acid, proline, glycine, alanine, vali-ne, isoleucivali-ne, leucivali-ne, phenylalanivali-ne, histidivali-ne, lysine 및 arginine 등이 1 mg g-1_{이상의 농도로 검출되었으며,} aspar-tic acid, glutamic acid, glycine, alanine 및 arginine은 각각 8.59, 15.48, 12.65, 9.28 및 10.01%의 높은 함량을 나타 내었다. Dawczynski et al. (2007)은 톳에서 glutamic acid 가 18.7 g/16 gN의 함량을 나타내어 가장 많이 검출되었 다고 보고하였고, Villanueva et al. (2004)은 문어에서 as-partic acid 및 glutamic acid가 각각 5.6 및 10.5 mg/100

mg dry weight의 함량을 나타내어 가장 많이 검출되었

다고 보고하였다. 본 연구에서 수산 자숙액의 구성 아미 노산 역시 glutamic acid 및 aspartic acid가 많이 검출되

Irradiation dose _{0 10 0 10}

(kGy)

mg g-1 _{% mg g}-1 _{% mg g}-1 _{% mg g}-1 _%

Aspartic acid 1.90b _{11.62 1.73}b _{11.93 4.89}e _{8.59 4.57}d _8.35

Threonine 0.71cde _{4.34 0.73}cd _{5.03 2.46}h _{4.32 2.23}gh _4.07

Serine 0.44efgh _{2.69 0.43}def _{2.97 2.56}h _{4.50 2.21}gh _4.04

Glutamic acid 6.79a _{41.53 6.18}a _{42.62 8.81}a _{15.48 8.45}a _15.44

Proline 0.35efghi _{2.14 0.27}efg _{1.86 4.43}f _{7.78 5.32}c _9.72

Glycine 1.03c _{6.30 0.95}c _{6.55 7.20}b _{12.65 7.20}b _13.15

Alanine 1.63b _{9.97 1.43}b _{9.86 5.28}d _{9.28 5.25}c _9.59

Cystein 0.05i _{0.31 0.03}g _{0.21 0.22}k _{0.39 0.19}k _0.35

Valine 0.90cd _{5.50 0.77}cd _{5.31 2.69}h _{4.73 2.54}fg _4.64

Methionine 0.19ghi _{1.16 0.13}efg _{0.90 0.42}j _{0.74 0.14}k _0.26

Isoleucine 0.52efg _{3.18 0.42}def _{2.90 1.66}i _{2.92 1.50}i _2.74

Leucine 0.60def _{3.67 0.50}de _{3.45 2.89}h _{5.08 2.60}f _4.75

Tyrosine 0.14ghi _{0.86 0.10}fg _{0.69 0.86}g _{1.51 0.70}j _1.28

Phenylalanine 0.46efgh _{2.81 0.41}defg _{2.83 1.28}c _{2.25 1.25}i _2.28

Histidine 0.32fghi _{1.96 0.17}efg _{1.17 2.36}k _{4.15 2.06}h _3.76

Lysine 0.22ghi _{1.35 0.18}efg _{1.24 3.21}k _{5.64 3.01}e _5.50

Arginine 0.10hi _{0.61 0.07}fg _{0.48 5.70}k _{10.01 5.52}c _10.08

SEM1) _{0.16 0.2 0.15 0.18 0.12 0.08 0.10 0.11}

1)_{Standard errors of the mean (n}=_=3).

었는데 원료인 톳 및 문어 내에 다량 함유되어 있는 구 성 아미노산인 glutamic acid와 aspartic acid가 자숙하는 과정에서 용출되어 높은 농도로 검출되었으리라 사료된 다. 10 kGy 감마선 조사에 의한 톳 및 문어 자숙액의 구 성 아미노산 함량의 변화를 Table 1에 나타내었다. 톳 자숙액의 구성 아미노산은 threonine을 제외하고 감마선 조사에 의해 감소하는 경향을 나타내었다. Aspartic acid, glutamic acid, alanine, valine, isoleucine, leucine의 농도는 각각 1.90, 6.79, 1.63, 0.90, 0.52 및 0.60 mg g-1_{에서 1.73,} 6.18, 1.43, 0.77, 0.42 및 0.50 mg g-1_{으로 감소하였다. 함} 황 아미노산인 cysteine과 methionine은 감마선 조사 (10 kGy)에 의해 각각 0.05 및 0.19 mg g-1_{에서 0.03 및 0.13} mg g-1_{으로 상대적으로 더욱 감소하는 경향이었으며} histidine은 0.32 mg g-1_{에서 0.17 mg g}-1_{으로 감소하였다.} 문어 자숙액의 구성 아미노산은 감마선 조사에 의해 proline과 glycine을 제외하고 감소하는 경향을 보였고,

함황 아미노산인 cysteine과 methionine은 10 kGy 선량의 감마선 조사에 의해 각각 0.22 및 0.42 mg g-1_{에서 0.19} 및 0.14 mg g-1_{으로 감소하였다. Lee (1962)에 의하면} sul-fhydryl (-SH)과 disulfide (-S-S)기 등 함황 아미노산이 조 사에 의한 영향을 받기 쉬운 것으로 보고하였다. Khattak et al. (1989) 또한 두류와 곡류에 5 kGy 조사 시 함황 아 미노산이 두류에서 불안정함을 보고하였고, Abdel-Rahim et al. (1988)도 broad beans에 5 kGy까지의 조사에 의해 methionine, cysteine, arginine, phenylalanine 및 lysine이 감소되었다고 보고하였다. 본 연구 결과에서도 톳 및 문 어 자숙액에 10 kGy의 감마선을 조사함으로써 자숙액 내의 구성 아미노산인 proline, alanine, cysteine, valine, methionine, phenylalanine 및 lysine 등의 농도가 감소함 을 알 수 있었고, 톳 및 문어 자숙액의 함황 아미노산인

cysteine과 methionine의 상대적으로 심한 감소는 감마

선 조사로 인해 sulfhydryl기와 disulfide기가 끊어짐으로 인한 것이라 사료된다.

Table 2. Effect of gamma irradiation on the free amino acids composition of the cooking drip extracts from Hizikia fusiformis and

Enteroctopus dofleini

Hizikia fusiformis Enteroctopus dofleini

Irradiation dose _{0 10 0 10} (kGy) mg g-1 _{% mg g}-1 _{% mg g}-1 _{% mg g}-1 _% Phosphoserine 0.01a _{10.00 * * 0.50}hi _{0.67 0.36}hi _0.52 Taurine 0.02a _{20.00 0.02}a _{15.38 29.69}a _{39.67 28.43}a _41.14 Urea *2) _{* * * 8.60}b _{11.49 8.60}b _12.45

Aspartic acid * * * * 0.36hijk _{0.48 0.38}hi _0.55

Hyproxanthine * * * * 3.92e _{5.24 * *}

Serine * * * * 0.47hijk _{0.63 * *}

Asparagine * * * * 2.56e _{3.42 2.55}f _3.69

Glutamic acid * * * * 3.72hij _{4.97 3.76}hi _5.44

Glycine * * * * 0.25f _{0.33 0.39}f _0.56 Alanine 0.05a _{50.00 0.06}a _{46.15 3.79}hijk _{5.06 4.03}d _5.83 Valine 0.01a _{10.00 0.02}a _{15.38 0.42}h _{0.56 0.39}hi _0.56 Methionine * * * * 2.80hi _{3.74 2.76}f _3.99 Isoleucine * * * * 0.26f _{0.35 0.25}hi _0.36 Leucine * * * * 0.60hijk _{0.80 0.55}h _0.80 Tyrosine * * * * 0.52jk _{0.69 0.52}h _0.75 β-alanine * * * * 2.67hi _{3.57 3.26}e _4.72 Phenylalanine * * * * 0.37jk _{0.49 0.33}hi _0.48 Baiba * * * * * * 0.01i _0.01 Gaba * * * * 0.05ijk _{0.07 0.05}i _0.07 Histidine * * * * 0.55g _{0.73 0.49}h _0.71 3-methyl histidine * * * * 0.02k _{0.03 0.02}i _0.03 1-methyl histidine * * * * * * 0.01i _0.01 Carnosine 0.01a _{10.00 0.02}a _{15.38 0.21}k _{0.28 0.20}hi _0.29 Ornithine * * 0.01a _{7.69 2.30}g _{3.07 2.21}g _3.20 Lysine * * * * 6.54c _{8.74 6.16}c _8.91 Arginine * * * * 3.67d _{4.90 3.39}e _4.91 SEM1) _{0.01 0.02 0.01 0.04 0.10 0.08 0.15 0.14}

1)_{Standard errors of the mean (n==3).}

a-c_{Values with different letters within the same row differ significantly (p⁄0.05).} 2)_{The content lower than low detection limit.}

한 요소이고 (Watanabe et al. 1974), 식품의 풍미를 예측 하는 하나의 중요한 요소가 될 수 있다. 또한 glutamic acid, aspartic acid, alanine 및 glycine 등은 식품의 향기와 맛을 부여한다 (Ruiz-Capillas et al. 2001). 이러한 유리 아 미노산의 함량을 Table 2에 나타내었다. 톳 및 문어 자 숙액의 유리 아미노산 함량을 측정한 결과 톳 자숙액에 비해 문어 자숙액에 포함되어 있는 유리 아미노산의 종 류가 더 많은 것으로 나타났다. 톳 자숙액에서는 phos-phoserine, taurine, alanine, valine 및 carnosin 등의 5종의 유리 아미노산만이 확인되었으나, 문어 자숙액에서는 phosphoserine, taurine, alanine, valine 및 carnosin을 포함 한 23종이 확인되어 더 많은 종류의 유리 아미노산을 함유하고 있어서 톳 자숙액에 비해 더 다양한 풍미를 느낄 수 있다고 생각된다. 톳 자숙액의 유리 아미노산 중 alanine이 50%의 함량을 나타내어 가장 많은 부분을 차지하였고, 문어 자숙액의 유리 아미노산의 경우 taurine은 39.67%의 함량을 나타내어 문어 자숙액의 유 리 아미노산의 대부분을 차지하였다. 또한 urea, hypro-xanthine, glutamic acid, alanine, lysine 및 arginine은 각각 8.60, 3.92, 3.72, 3.79, 6.54 및 3.67 mg g-1_{의 농도를 보여} 문어 자숙액에 많은 양의 아미노산이 포함되어 있음을 알 수 있었다.

톳 자숙액에 감마선 처리 (10 kGy)한 결과 (Table 2) alanine, valine, carnosin 및 ornithine의 농도는 각각 0.05, 0.01, 0.01 및 0.00 mg g-1_{에서 감마선 조사에 의해 0.06,} 0.02, 0.02 및 0.01 mg g-1_{으로 그 농도가 증가함을 알 수} 있었으나 유의적인 차이는 없었다 (p⁄0.05). 문어 자숙 액의 감마선 조사에 의한 유리 아미노산 농도는 aspartic acid, glutamic acid, glycine, alanine, β-alanine, baiba 및

1-methyl histidine 등이 조사에 의해 소폭 증가하였다. 특

히 alanine과 β-alanine은 3.79 및 3.26 mg g-1_{에서 10 kGy} 조사 후 4.03 및 3.26 mg g-1_{의 농도를 나타내며 증가하} 였다. Nene et al. (1975)에 따르면 10 kGy 선량으로 감마 선 조사한 대두분의 유리 아미노산이 15% 정도의 증가 현상을 나타냈으며, tyrosine, phenylalanine, lysine에서는 유의적인 차이를 보였다고 한다. 또한, phenylalanine은 구조 때문에 가수분해에 의해 쉽게 분해될 수 있다고 보고되었다 (Newkome et al. 2008). 본 연구 결과 또한 감 마선 처리한 톳 및 문어 자숙액의 유리 아미노산이 증 가하는 것을 알 수 있었다. 톳 및 문어 자숙액에 10 kGy 의 감마선을 조사하였을 때 총 단백질 함량은 0.17 및 0.17μg/ml에서 조사 후 0.22 및 0.74 μg/ml로 증가함을 본 연구 결과, 감마선 조사에 의해 톳 및 문어 자숙액 의 구성 아미노산의 농도는 감소하는 경향을 나타내었 으나 유리 아미노산의 농도는 증가하는 경향을 나타내 었다. 감마선 조사로 인해 자숙액의 유리 아미노산이 증 가함에 따라 자숙액의 단백질 함량이 증가하였다고 생 각된다.

사

사

본 연구는 해양수산부 마린바이오 21사업의 해양바이 오 프로세스연구단 연구비 지원 (과제관리번호 M2007-05)에 의해 수행되었습니다.

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Manuscript Received: November 5, 2008 Revision Accepted: November 20, 2008